Machine learning là gì?

Bài viết được sự cho phép của tác giả Khiêm Lê

Machine learning là một chủ đề được nhắc đến rất nhiều trong thời gian trở lại đây bên cạnh trí tuệ nhân tạo, nó được ứng dụng cực kỳ nhiều ở thời điểm hiện tại trong hầu hết tất cả các lĩnh vực. Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu xem machine learning là gì, các khái niệm cơ bản và vì sao nó lại được ứng dụng rỗng rãi như vậy?

Lưu ý trước khi đọc bài: mình mới vừa tìm hiểu về machine learning không lâu nên sai sót là điều không thể tránh khỏi. Các bạn đọc bài nếu thấy sai đừng quên góp ý dưới phần comment để mình hoàn thiện bài viết tốt hơn nha!

Machine learning là gì?

Tính đến thời điểm hiện tại, có rất nhiều định nghĩa về machine learning, nếu bạn nào từng google thì hẳn các bạn sẽ biết. Mình đã đọc và tổng hợp lại sau đó rút ra khái niệm như sau:

Machine learning (ML) hay máy học là một nhánh của trí tuệ nhân tạo (AI), nó là một lĩnh vực nghiên cứu cho phép máy tính có khả năng cải thiện chính bản thân chúng dựa trên dữ liệu mẫu (training data) hoặc dựa vào kinh nghiệm (những gì đã được học). Machine learning có thể tự dự đoán hoặc đưa ra quyết định mà không cần được lập trình cụ thể.

Bài toán machine learning thường được chia làm hai loại là dự đoán (prediction) và phân loại (classification). Các bài toán dự đoán như dự đoán giá nhà, giá xe… Các bài toán phân loại như nhận diện chữ viết tay, nhận diện đồ vật…

Tham khảo thêm các vị trí tuyển dụng Machine Learning lương cao cho bạn.

Machine learning Workflow

Machine learning workflow sẽ cho bạn thấy quy trình để làm việc với machine learning như thế nào. Hãy nhìn vào sơ đồ bên dưới:

Cụ thể từng bước trong machine learning workflow như sau như sau:

1. Data collection – thu thập dữ liệu: để máy tính có thể học được bạn cần có một bộ dữ liệu (dataset), bạn có thể tự thu thập chúng hoặc lấy các bộ dữ liệu đã được công bố trước đó. Lưu ý là bạn phải thu thập từ nguồn chính thống, có như vậy dữ liệu mới chính xác và máy có thể học một cách đúng đắng và đạt hiệu quả cao hơn.
2. Preprocessing – tiền xử lý: bước này dùng để chuẩn hóa dữ liệu, loại bỏ các thuộc tính không cần thiết, gán nhãn dữ liệu, mã hóa một số đặc trưng, trích xuất đặc trưng, rút gọn dữ liệu nhưng vẫn đảm bảo kết quả… Bước này tốn thời gian nhất tỉ lệ thuận với số lượng dữ liệu bạn có. Bước 1 và 2 thường chiếm hơn 70% tổng thời gian thực hiện.
3. Training model – huấn luyện mô hình: bước này là bước bạn huấn luyện cho mô hình hay chính là cho nó học trên dữ liệu bạn đã thu thập và xử lý ở hai bước đầu.
4. Evaluating model – đánh giá mô hình: sau khi đã huấn luyện mô hình xong, chúng ta cần dùng các độ đo để đánh giá mô hình, tùy vào từng độ đo khác nhau mà mô hình cũng được đánh giá tốt hay không khác nhau. Độ chính xác của mô hình đạt trên 80% được cho là tốt.
5. Improve – cải thiện: sau khi đã đánh giá mô hình, các mô hình đạt độ chính xác không tốt thì cần được train lại, chúng ta sẽ lặp lại từ bước 3, cho đến khi đạt độ chính xác như kỳ vọng. Tổng thời gian của 3 bước cuối rơi vào khoảng 30% tổng thời gian thực hiện.

Phân loại Machine learning

Có rất nhiều cách phân loại machine learning, thông thường thì machine learning sẽ được phân làm hai loại chính sau:

• Supervised learning: học có giám sát
• Unsupervised learning: học không giám sát

Ngoài ra, machine learning còn có thể phân làm các loại sau:

• Semi-supervised learning: học bán giám sát
• Deep learning: học sâu (về một vấn đề nào đó)
• Reinforce learning: học củng cố/tăng cường

Mình sẽ chỉ đề cập đến cách phân loại phổ biến nhất là phân làm hai nhóm: học có giám sát và học không giám sát.

Supervised learning

Supervised learning là việc cho máy tính học trên dữ liệu đã được gán nhãn (label), hay nói cách khác, với mỗi đầu vào X_i, chúng ta sẽ có nhãn Y_i tương ứng.

Unsupervised learning

Unsupervised learning là cho máy tính học trên dữ liệu mà không được gán nhãn, các thuật toán machine learning sẽ tìm ra sự tương quan dữ liệu, mô hình hóa dữ liệu hay chính là làm cho máy tính có kiến thức, hiểu về dữ liệu, từ đó chúng có thể phân loại các dữ liệu về sau thành các nhóm, lớp (clustering) giống nhau mà chúng đã được học hoặc giảm số chiều dữ liệu (dimension reduction).

Môt số khái niệm cơ bản

Dataset (còn gọi là data corpus hay data stock): là tập dữ liệu ở dạng nguyên thủy chưa qua xử lý mà bạn đã thu thập được ở bước data collection. Một dataset sẽ bao gồm nhiều data point.

Data point: là điểm dữ liệu, mỗi điểm dữ liệu biểu diễn cho một quan sát. Mỗi data point có nhiều đặc trưng hay thuộc tính khác nhau, được chia làm hai loại: dữ liệu số (numerical) và dữ liệu không phải số (ví dụ như chuỗi) (non-numerical/categorical). Data point được biểu diễn thành dòng tương ứng, mỗi dòng có thể có 1 hoặc nhiều dữ liệu (chính là các đặc trưng).

Training data và test data: dataset thường sẽ được chia làm 2 tập này, training data dùng để huấn luyện cho mô hình, test data dùng để dự đoán kết quả và đánh giá mô hình. Có bài toán người ta sẽ cho sẵn hai tập này thì bạn không cần phải chia nữa, đối với bài toán chỉ cho mỗi dataset thôi thì phải chia ra. Thường tỷ lệ giữa tập train và test sẽ là 8/2.

Features vector: là vector đặc trưng, mỗi vector này sẽ biểu diễn cho một điểm dữ liệu trong dataset. Mỗi vector có n chiều biểu diễn các đặc trưng của điểm dữ liệu, mỗi đặc trưng là một chiều và phải là dữ liệu số. Các mô hình chỉ có thể huấn luyện được từ các vector đặc trưng này, do đó dataset cần phải chuyển về dạng một tập các vector đặc trưng (features vectors).

Model: là các mô hình được dùng để training trên một training data theo thuật toán của mô hình đó. Sau đó mô hình có thể dự đoán hoặc đưa ra các quyết định dựa trên những gì chúng đã được học.

Ứng dụng của Machine learning

Machine learning được ứng dụng cực kỳ nhiều trong đời sống hiện nay trong mọi lĩnh vực:

• Tài chính – ngân hàng
• Sinh học
• Nông nghiệp
• Tìm kiếm, trích xuất thông tin
• Tự động hóa
• Robotics
• Hóa học
• Mạng máy tính
• Khoa học vũ trụ
• Quảng cáo
• Xử lý ngôn ngữ tự nhiên
• Thị giác máy tính

Và còn rất rất nhiều lĩnh vực mà machine learning có thể được áp dụng, machine learning tỏ ra cực kỳ hiệu quả, hơn hẳn con người trong cụ thể các lĩnh vực mà chúng được áp dụng.

Ví dụ đơn giản như dự báo thời tiết, người ta sẽ dùng các phép tính và những quan sát, ghi nhận về thời tiết trong quá khứ để dự báo về thời tiết của những ngày kế tiếp. Tuy nhiên sẽ thế nào nếu như có cực kỳ nhiều quan sát được thực hiện, có thể lên đến hàng triệu, hàng tỉ quan sát, lúc đó con người không thể nào thực hiện được việc tính toán trên dữ liệu lớn như vậy. Hơn nữa, việc tính toán với dữ liệu lớn như vậy có thể gặp sai sót và dẫn đến kết quả dự đoán bị sai.

Khi này, việc áp dụng machine learning vào để cho máy tính học các quan sát được ghi nhận trong quá khứ, chúng có thể dự đoán được thời tiết trong tương lai với độ chính xác cao hơn rất nhiều so với con người dự đoán.

Chính vì sự phổ biến và hiệu quả của machine learning, việc bạn biết và học về machine learning chắc chắn là một lợi thế lớn trong thời đại công nghệ 4.0 như ngày nay.

Tổng kết

Vậy là trong bài này, mình đã cùng các bạn tìm hiểu qua về machine learning là gì, các khái niệm cơ bản và ứng dụng của nó. Nếu như bạn thấy bài viết này hay hoặc có đóng góp về bài viết, đừng quên bình luận phía bên dưới để giúp mình hoàn thiện bài viết tốt hơn nha.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết!

Có thể bạn quan tâm:

• Machine Learning trên Quora hỏi gì đáp nấy
• Sự khác nhau giữa AI, Machine Learning và Deep Learning
• Hiểu sâu về trí tuệ nhân tạo & Machine Learning tại Apple

Xem thêm IT Jobs for Developer hấp dẫn trên TopDev